高維度FFT加速器設(shè)計(jì)及硬件實(shí)現(xiàn).pdf

1、大點(diǎn)數(shù)FFT變換對處理器的運(yùn)算能力和訪存帶寬要求非常高，通常是圖像處理、雷達(dá)信號處理、衛(wèi)星通信、生物醫(yī)學(xué)等高吞吐、高實(shí)時(shí)性應(yīng)用的瓶頸。FFT運(yùn)算的計(jì)算復(fù)雜度高，數(shù)據(jù)通信量大，因此研究高速、低資源消耗、且便于硬件現(xiàn)實(shí)的FFT加速器實(shí)現(xiàn)技術(shù)的工作變得極有實(shí)際價(jià)值。
　　本文為了適應(yīng)復(fù)雜數(shù)字信號處理對不同維度、不同點(diǎn)數(shù)的FFT計(jì)算任務(wù)，在研究一維、二維、三維FFT算法的原理和影響FFT硬件加速器性能的各種因素的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種變維度F

2、FT硬件加速器。以Xilinx Virtex6FPGA為驗(yàn)證平臺對本文設(shè)計(jì)的FFT加速器進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的FFT加速器功能正確且性能達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
　　本文的主要研究工作如下:
　　1、研究分析了FFT的多種算法原理及多種硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，通過比較各個(gè)算法對應(yīng)的運(yùn)算量及硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，選擇了針對不同任務(wù)下不同點(diǎn)數(shù)、不同維度下適合實(shí)現(xiàn)的基-2FFT面劃分并行算法及多路并行處理架構(gòu)。
　　2、本方案采用體-面-

3、線的數(shù)據(jù)組織形式，從面和線2個(gè)層次展開計(jì)算，以面為基本存儲單位，以線為基本計(jì)算單位，提高了FFT運(yùn)算的并行度，減少了處理器間的數(shù)據(jù)交互。
　　3、通過乒乓預(yù)讀取的設(shè)計(jì)和無沖突的地址調(diào)整模塊，提高了整機(jī)的運(yùn)算訪存比。
　　4、本文設(shè)計(jì)的FFT加速器內(nèi)含4個(gè)并行計(jì)算單元，支持IEEE-754標(biāo)準(zhǔn)下的32位單精度浮點(diǎn)數(shù)32點(diǎn)到64K點(diǎn)一維FFT運(yùn)算，32點(diǎn)到256點(diǎn)的二維和三維FFT運(yùn)算，且具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)m×n